用于量测天线的自动化系统的制作方法

本发明涉及一种系统，具体地，涉及一种用于量测天线的自动化系统。

后台技术

参阅图1，传统的天线量测系统是在电波暗室11中安装一个高指向性天线12及一个旋转基座13，再将待测天线14放在旋转基座13上，旋转基座13具有绕着z轴360度旋转的功能，高指向性天线12具有人工手动调整绕着x轴±90度旋转的功能。高指向性天线12与待测天线14分别用来接收和发射电磁波，并藉由旋转基座13连动待测天线214绕着z轴360度旋转一圈而量得xy平面的二维辐射场型。

这种传统技术的缺点在于：人工手动不精准且非常耗时。原因在于此种系统需人工手动调整高指向性天线12及待测天线14的摆放位置，每次(该旋转基座13绕着z轴360度旋转一圈称为一次)只能量得一个二维平面的辐射场型，若要用n个二维平面的辐射场型去建构一个三维的辐射场型就必须人工手动n次去调整待测天线14的倾斜角度然后量测n次。

技术实现要素：

本发明的较佳实施例公开一种用于量测天线的自动化系统，可以解决传统技术不精准且非常耗时的问题。

本发明用于量测天线的自动化系统适用于量测一个待测天线，待测天线包括主辐射面，本发明的较佳实施例包括电波暗室、量测支架、标准天线及控制单元。电波暗室包括顶板，及相对于顶板的底板，待测天线贴近顶板设置，且待测天线的主辐射面朝向底板设置。量测支架设置在电波暗室中，并包括固定座及滑轨单元，固定座设置在电波暗室的底板，滑轨单元包括相对应的圆弧轨道及滑动部件。圆弧轨道与固定座相接，且圆弧轨道可相对固定座进行0度至360度的转动，滑动部件可沿着圆弧轨道滑动。标准天线设置于滑动部件。控制单元电连接量测支架、待测天线及标准天线，控制单元控制圆弧轨道相对固定座旋转的一水平角度，并控制滑动部件滑动到圆弧轨道上的预设位置，且通过待测天线及标准天线对应收发预设的电磁波去量测待测天线的天线增益。

优选地，圆弧轨道的弧角大体上是π/2。

优选地，圆弧轨道的弧角大体上是π。

优选地，待测天线及固定座于底板的法线方向上的投影相重迭。

优选地，电波暗室的顶板具有一个开口，电波暗室还包括一个窗户，窗户内面用以贴附待测天线，当窗户打开时，电波暗室的内外空间通过开口连通，而当窗户关上时，顶板的开口被窗户盖住，待测天线的主辐射面是朝向电波暗室的底板。

优选地，控制单元还记录并利用多组的水平角度、预设位置，以及天线增益建构出待测天线的一个半球面辐射场型。

优选地，控制单元包括射频讯号产生器、讯号馈入夹具、频谱分析仪及计算机。射频讯号产生器输出一个预设大小的射频输出讯号。讯号馈入夹具电连接射频讯号产生器以接收射频输出讯号，且具有探针及摄像镜头，摄像镜头朝向探针设置以辅助观测探针的影像，探针用以碰触待测天线以将射频输出讯号传递到待测天线，待测天线接收射频输出讯号并转换成电磁波，标准天线接收电磁波并转换成射频接收讯号。频谱分析仪电连接标准天线以接收射频接收讯号，并量测射频接收讯号的振幅。计算机电连接频谱分析仪以得到射频接收讯号的振幅，并根据射频接收讯号的振幅、标准天线的天线增益、标准天线到待测天线之间的距离，以及讯号馈入夹具的路径损耗共同计算待测天线的天线增益，并建构待测天线的半球面辐射场型。

优选地，控制单元包括射频讯号产生器、讯号馈入夹具、频谱分析仪及计算机。射频讯号产生器输出预设大小的射频输出讯号，标准天线电连接射频讯号产生器以接收射频输出讯号并转换成电磁波，待测天线接收电磁波并转换成射频接收讯号。讯号馈入夹具具有探针及摄像镜头，摄像镜头朝向探针设置以辅助观测探针的影像，探针用以碰触待测天线以接收射频接收讯号。频谱分析仪电连接探针以接收射频接收讯号，并量测射频接收讯号的振幅。计算机电连接频谱分析仪以得到射频接收讯号的振幅，并根据射频接收讯号的振幅、标准天线的天线增益、标准天线到待测天线之间的距离，以及讯号馈入夹具的路径损耗共同计算待测天线的天线增益，并建构待测天线的半球面辐射场型。

优选地，标准天线是偏焦天线(offsetantenna)、导波管天线(waveguideantenna)、泄漏波天线(leakywaveantenna)、喇叭天线(hornantenna)及数组天线(arrayantenna)的其中任一者。

优选地，滑轨单元还包括与圆弧轨道相接的配重

本发明之效果在于利用控制单元自动控制量测支架连动标准天线移动到半球面上的多个预设位置去量测待测天线的天线增益，并利用计算机建构出半球面辐射场型，因而免除传统技术人工量测的缺点。

附图说明

图1是传统技术的天线量测系统的示意图。

图2是一示意图，说明本发明用于量测天线的自动化系统的第一较佳实施例。

图3是第一较佳实施例更详细的示意图，说明控制单元的一种实施方式。

图4是第一较佳实施例更详细的另一示意图，说明控制单元的另一种实施方式。

图5是本发明的第二较佳实施例的示意图。

图6是本发明的第一较佳实施例的示意图，说明标准天线的一种实施方式。

图7是本发明的第一较佳实施例还包括配重的示意图。

具体实施方式

参阅图2，本发明用于量测天线的自动化系统适用于量测待测天线2的天线增益，及建构待测天线2的半球面辐射场型，待测天线2包括主辐射面21，本系统的第一较佳实施例包含电波暗室3、量测支架4、标准天线5及控制单元6。

电波暗室3的形状大致上呈一个中空的长方体，其包括顶板31、相对于顶板31的底板32、四片连接顶板31及底板32的侧板33，及窗户34。

顶板31、侧板33及底板32贴有多个电磁波吸收体35，且顶板31具有一个开口311，开口311大约位于顶板31的几何中心。

窗户34内面用以贴附待测天线2，当窗户34打开时，电波暗室3的内外空间通过开口311连通，而当窗户34关上时，顶板31的开口311被窗户34盖住，且主辐射面21是面向电波暗室3的底板32。

量测支架4设置在电波暗室3中，并包括固定座41及滑轨单元42。

固定座41设置在电波暗室3的底板32的几何中心，且待测天线2及固定座41于底板的法线方向z上的投影相重迭。

滑轨单元42包括相对应的圆弧轨道421及滑动部件422，举例说明，滑动部件422及圆弧轨道421分别是一组滑轨的内轨和外轨。

圆弧轨道421与固定座41相接，且圆弧轨道421可相对固定座41进行360度的转动，例如绕着图2中的z方向旋转ψ度(ψ＝0～360度)，滑动部件422可沿着圆弧轨道421滑动，且由于圆弧轨道421的弧角大体上是π/2(90度)，所以滑动部件422具有绕着圆弧轨道421的弧心点a旋转θ度(θ＝0～90度)的功能。

标准天线5设置于滑动部件422。

控制单元6电连接量测支架4、待测天线2及标准天线5。控制单元6控制圆弧轨道421相对固定座41旋转的水平角度ψ，及控制滑动部件422滑动到圆弧轨道421上的预设位置(预设位置相关于绕着弧心点a旋转的角度θ)，以及通过待测天线2及标准天线5对应收发预设的电磁波去量测待测天线2的天线增益g。控制单元6还记录并利用多组的水平角度ψ、标准天线5位于圆弧轨道421上的预设位置θ，以及待测天线2的天线增益g建构出待测天线2的半球面辐射场型。

以下更详细地说明半球面辐射场型的建构方式，由于标准天线5被滑动部件422连动，且无论滑动部件422滑动到圆弧轨道421上的任何位置，标准天线5与待测天线2之间的距离都保持固定，而标准天线5与待测天线2之间的相对角度则是在ψ＝0～360度且θ＝0～90度这样的范围中变动，并且，一个半径固定为r的预设半球面上的任一点的空间坐标都可以用(r,ψ＝0～360,θ＝0～90)界定出来，所以该标准天线5的所在位置(r,ψ,θ)及天线增益g就可以对应起来，从而知道待测天线2不同角度时的天线增益，进而建构出待测天线2的半球面辐射场型(ψ＝0～360,θ＝0～90,g)，其中参数r是定值，所以建构辐射场型图时可忽略，只要保留三个参数(ψ,θ,g)即可。

参阅图3，其是为了说明当待测天线2作为发射天线而标准天线5作为接收天线时，控制单元6的一种实施方式。

控制单元6包括射频讯号产生器61、讯号馈入夹具62、频谱分析仪63及计算机64。

射频讯号产生器61输出预设大小的射频输出讯号。

讯号馈入夹具62电连接射频讯号产生器61以接收射频输出讯号，且具有探针621及摄像镜头622，摄像镜头622朝向探针621设置以辅助观测探针621的影像，探针621用以碰触待测天线2以将射频输出讯号传递到待测天线2，待测天线2接收射频输出讯号并转换成电磁波，标准天线5接收电磁波并转换成射频接收讯号。

频谱分析仪63电连接标准天线5以接收射频接收讯号，并量测射频接收讯号的振幅。在实际应用上，频谱分析仪63也可以用网络分析仪取代。

计算机64电连接频谱分析仪63以接收射频接收讯号的振幅，并根据射频接收讯号的振幅、标准天线5的天线增益、标准天线5到待测天线2之间的距离，以及讯号馈入夹具62的路径损耗﹙insertionloss﹚共同计算待测天线2的天线增益g，并建构待测天线2的半球面辐射场型(ψ,θ,g)。

参阅图4，其是为了说明当标准天线5作为发射天线而待测天线2作为接收天线时，控制单元6的另一种实施方式。

射频讯号产生器61输出预设大小的射频输出讯号。

标准天线5电连接射频讯号产生器61以接收射频输出讯号并转换成电磁波，待测天线2接收电磁波并转换成射频接收讯号。

讯号馈入夹具62包括探针621及摄像镜头622。摄像镜头622朝向探针621设置以辅助观测探针621的影像，探针621用以碰触待测天线2以接收射频接收讯号。

频谱分析仪63电连接探针621以接收射频接收讯号，并量测射频接收讯号的振幅。

计算机64电连接频谱分析仪63以得到射频接收讯号的振幅，并计算待测天线2的天线增益g及建构待测天线2的半球面辐射场型。

待测天线2的天线增益g的计算方式补充说明如下：

因为讯号产生器61输出的射频输出讯号的功率p1是已知，标准天线5也是已知的天线(增益已知)，所以可以计算出标准天线5接收射频输出讯号后辐射出的电磁波的功率p2，并且，电磁波行经的路径距离是固定的，因此可以计算电磁波到达待测天线2时的功率p3，另外频谱分析仪63接可以量得射频接收讯号的功率p4，其中功率p4和功率p3的差异就是待测天线2的增益和讯号馈入夹具62的路径损耗(insertionloss)两者造成的，而路径损耗又是已知(可用网络分析仪等工具量得)，因此可以将路径损耗补偿掉，故最终算得到待测天线2的天线增益g。

参阅图5，是本发明的第二较佳实施例，其与第一较佳实施例近似，差异的地方在于圆弧轨道421的弧角大体上是π(180度)，所以滑动部件422具有绕着圆弧轨道421的弧心点a旋转θ＝0～±90度的功能，而圆弧轨道421可相对固定座41进行ψ＝0～180度的转动功能。

参阅图6，是标准天线5采用偏焦天线(offsetantenna)的示意图，标准天线5具有喇叭辐射组件51及碟型反射镜52，控制单元6是电连接到标准天线5的喇叭辐射组件51，喇叭辐射组件51本身就在是一个喇叭天线。此外，标准天线5还可以是导波管天线(waveguideantenna)、泄漏波天线(leakywaveantenna)、喇叭天线(hornantenna)、数组天线(arrayantenna)，或其它具有高指向性特征的天线类型。

综上所述，上述较佳实施例具有以下优点∶利用量测支架4连动标准天线5在一个半球面上的多个空间点对待测天线2进行自动化的天线增益量测，并利用计算机64建构出待测天线2的半球面辐射场型，不但免除了手动操作的费时更降低人工操作误差，进而解决传统技术的缺点。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

附图标记

11：电波暗室

12：标准天线

13：旋转基座

14：待测天线

2：待测天线

21：主辐射面

3：电波暗室

31：顶板

311：开口

32：底板

33：侧板

34：窗户

35：电磁波吸收体

4：量测支架

41：固定座

42：滑轨单元

421：圆弧轨道

422：滑动部件

423：配重

5：标准天线

51：喇叭辐射组件

52：碟型反射镜

6：控制单元

61：射频讯号产生器

62：讯号馈入夹具

621：探针

622：摄像镜头

63：频谱分析仪

64：计算机

a：弧心点

z：方向